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一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法

阅读:496发布:2024-02-25

专利汇可以提供一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法。该斜桩撑结构是设置于基坑内侧的斜向 支撑 结构,它由上部支撑 斜梁 和下部支承斜桩组成;支承斜桩上布置有 叶片 ;斜桩撑设置在竖向围护结构有一层或一层以上;上层与下层斜桩撑的倾斜 角 可以相同或不同;支撑斜梁由标准件装配而成,能回收复用,其顶部与冠梁或腰梁相连,底部与支承斜桩连接;支承斜桩与支撑斜梁可以保持在同一轴线上或不同一轴线上;支承斜桩插入于大直径的加固体中并位于基坑底面以下。这样装配而成的基坑内支撑结构具有绿色、环保和节能减排的社会价值,同时能降低造价和缩短工期,具有重大的经济价值。,下面是一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法专利的具体信息内容。

1.一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,斜桩撑结构是设置于基坑内侧的斜向支撑结构,它由上部支撑斜梁和下部支承斜桩组成;支承斜桩上布置有叶片;斜桩撑设置在竖向围护结构的不同标高外,设置一层或一层以上;上层与下层斜桩撑的倾斜可以相同或不同;支撑斜梁由标准件装配而成,能回收复用,其顶部与冠梁或腰梁相连,底部与支承斜桩连接;支承斜桩与支撑斜梁可以保持在同一轴线上;支承斜桩与支撑斜梁也可以不保持在同一轴线上;支承斜桩插入于大直径的加固体中;加固体为旋喷搅拌桩或混凝土桩;支承斜桩位于基坑开挖面以下。
2.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,支承斜桩上的叶片布置在支承斜桩的底部或分段布置在支承斜桩的外侧,叶片分为螺旋式或侧翼式两种。
3.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,在支撑斜梁与支承斜桩的交界处,在基坑底部地层中设置有平地梁;水平地梁为现浇筋混凝土结构,并与支承斜桩连接在一起;水平地梁为预制钢筋混凝土构件,预埋有装配连接件,该水平地梁与支承斜桩连接在一起。
4.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,在支承斜桩位置设置加筋垫层,并连接在一起;当有水平地梁时,加筋垫层与他形成整体。
5.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,在支撑斜梁的中下部位设置与支撑斜梁斜交的反向斜桩,反向斜桩的下部插入到基坑底以下土体中,反向斜桩可插入到旋喷搅拌桩体中,给斜桩撑提供支承
6.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,在支承斜桩的顶部设置一个与支承斜桩斜交的反向斜桩,与支承斜桩形成一个三角形的支承结构,给斜桩撑提供支承力。
7.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,斜桩撑的材料为型钢或混凝土预制构件;型钢主要为钢管或H型钢;支撑斜梁与支承斜桩及反向斜桩的材料规格可以相同,也可以不同。
8.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法,其特征是,在支撑斜梁的顶部沿轴向设置一个预应力加载装置,该装置中的液压千斤顶施加的预应力通过保力键保持在支撑斜梁上,以控制基坑的变形
9.根据权利要求1所述的一种基坑支护的斜桩撑结构的施工方法,其特征是,包括以下步骤:
第一步,用斜向钻机沿斜桩撑的轴线向基坑内引孔,从支承斜桩的底部位置,由下向上旋喷搅拌注浆,形成大直径的旋喷搅拌桩;当坑底地层过软时,在此位置需压灌混凝土形成混凝土桩;
进一步,位于冠梁以下的斜桩撑施工,可以在竖向围护结构没有施工前,从基坑外侧按与第一步相同的方法施工,但需将斜桩撑以送桩的方法送入到基坑竖向围护桩内侧。
第二步,沿引孔的中轴线方向,将斜桩撑通过振动或旋转推动作用,插入到大直径的桩体(旋喷搅拌桩或压灌混凝土桩)内;插入的斜桩撑分段在现场接长;
进一步,反向斜桩的施工是在基坑内侧施工的,与第一步和第二步的施工方法相同。
第三步,将斜桩撑的顶部与冠梁钢筋笼连接后浇入到混凝土冠梁中;
第四步,养护支承斜桩的加固体和冠梁混凝土达强度后方可开挖基坑,斜桩撑部位的土方开挖与水平地梁及反向斜撑的安装方法如下:
当支承斜桩所处的地层软弱,且支承力不足时,应先分开挖支撑斜梁与支承斜桩交汇处土体,保留基坑围护桩周边的土体,放坡开挖到基坑底部,沿斜桩撑的轴线方向,开挖一个安装水平地梁的空间,及时施工地梁并与斜桩撑连接在一起,通过水平地梁提高斜桩撑的支承力;
在水平地梁周边浇筑加筋垫层,并与水平地梁连接成整体。
当支承斜桩所处的地层软弱不能提供足够支承力,且放坡开挖较困难时,可在支撑斜梁的中下部位设置一个与支撑斜梁轴线斜交的反向斜桩,反向斜桩的下部插入到基坑底部土体中;支撑斜梁与反向斜桩在交点处使用连接件固定在一起,能给斜桩撑提供较大的支承力。
当水平地梁、加筋垫层养护达到一定强度后,方可开挖基坑围护桩周边的土体。

说明书全文

一种基坑支护的斜桩撑结构与施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程技术领域,具体来说是一种基坑支护的内支撑结构。

背景技术

[0002] 基坑支护的内支撑主要有平支撑、斜抛撑二种类型,常用的支撑材料为混凝土和型钢。目前所设置的水平支撑,覆盖了基坑的开挖面,导致后续挖运土和地下结构施工不便、增加工期和造价等问题。当基坑平面较大时,水平支撑的造价相当高,施工周期长。于是出现了钢结构斜抛撑结构,较好地解决了水平支撑存在的上述问题,但斜抛撑结构是支承在地下结构的底板上,必须要先留土放坡开挖斜抛撑支承位置的底板形成支承点,这对地下结构底板需要设置后浇带产生防水难题。关键是留土区域位于斜抛撑的下方,在这个区域内挖运土将十分困难,增加的工期和成本阻碍了该类种支撑结构的应用。
[0003] 针对现行内支撑技术存在的问题,国内同行提出了一些解决方案,例如:专利申请号为201711143352.2,提出了“一种组合式型钢、注浆钢管斜支撑基坑围护结构”;专利申请号为201820137088.5,提出了“一种钢管-型钢组合式斜撑基坑支护结构”;专利申请号为201810596971.5,提出了“一种基坑斜撑桩施工方法及其辅助工具”;专利申请号为
201310529197.3,提出了“一种大基坑斜撑支护结构”,这些专利申请均提出了采用斜向内支撑体插入到基坑底部地层中,形成支承点,通过注浆管在型钢斜支撑内向外注浆形成注浆体,产生支承等方法来代替现行斜抛撑支承在底板结构上,来解决了基坑支撑与土方施工的困难,这几个专利的区别仅在于斜支撑所用的材料规格、组合方式和连接形式的不同,但经分析存在如下问题:
[0004] 1)通过注浆方法来实现斜撑支承土体的加固,浆液的扩散不能控制,沿斜撑方向对周边土体的加固效果是难以保证的,在软土地基中,无法提供需要的支承力;
[0005] 2)斜撑、斜桩或垂直桩与基坑下部软土的接触面积有限,水平承载力低,软土提供的摩阻力无法满足斜撑支承的要求;
[0006] 3)当需要较大的支撑力时,斜撑通过增加倾来增大水平支承分力,斜撑的长度势必将加长,没有立柱支托,其稳定性将无法保证,提供的支撑轴力将大幅减少;
[0007] 4)当斜撑的长度较长时,没有施加预应力的支撑梁初始变形将产生较大的变形,引起基坑的较大位移;
[0008] 5)通过插入坑底以下土层的长度来提高支撑力,没有考虑摩擦段是有临界长度的,超过临界长度,支撑力是无法提高的。
[0009] 现有的技术和专利,若通过扩大的斜撑断面尺寸或加长插入深度来提高支承力的话,会导致斜撑插入施工困难,成本过高。可以说,这些方法没有采取增加基坑底部土体提供给斜撑的支承力措施,均难以满足斜撑对基坑支护的变形控制要求。
[0010] 因此,工程界亟需寻找有效的斜撑支承方法,既能克服当前斜撑技术存在的缺陷,又能降低造价,加快施工速度,保护基坑周边的环境,实现文明施工。

发明内容

[0011] 本发明所要解决的技术问题在于,克服现有斜撑结构和受力的不合理性、施工质量难以保证和检测、基坑变形控制效果差等不足,提供一种新型的一种基坑支护的斜桩撑结构和施工方法,主要创新点在于通过旋喷搅拌方法制造一个大直径的支承体;通过增加叶片来提高摩阻力;通过反向斜撑提高支承力和控制斜撑的位移;通过在坑底设置水平地梁及加筋垫层来约束斜撑的水平位移。
[0012] 为达到上述目的,本专利采用的技术方案是:
[0013] 所述的斜桩撑结构是设置于基坑内侧的斜向支撑结构,它由上部支撑斜梁和下部支承斜桩组成;斜桩撑沿竖向围护结构的不同标高设置一层或一层以上;上层与下层斜桩撑的倾斜角可以相同或不同;斜桩撑的材料为型钢或混凝土预制构件;型钢主要为钢管或H型钢;支撑斜梁与支承斜桩及反同斜桩的材料规格可以相同,也可以不同。
[0014] 所述的支承斜桩上可以布置叶片,也可以不布置叶片;支承斜桩上的叶片布置在支承斜桩的底部或分段布置在支承斜桩的外侧,叶片分为螺旋式或侧翼式两种。支承斜桩与支撑斜梁可以保持在同一轴线上或不同轴线上;支承斜桩插入于大直径的加固体中;加固体为旋喷搅拌桩或混凝土桩;支承斜桩位于基坑开挖面以下。
[0015] 所述的支撑斜梁的顶部与冠梁或腰梁连接,底部与支承斜桩连接;
[0016] 所述的水平地梁,设置在基坑底部地层中,为现浇混凝土结构,设置有钢筋网,并与支承斜桩连接在一起;水平地梁为预制钢筋混凝土构件,预埋有装配连接件,该水平地梁与支承斜桩连接在一起。
[0017] 所述的加筋垫层设置在支承斜桩位置,并连接在一起;当有水平地梁时,加筋垫层与他形成整体。
[0018] 所述的反向斜桩设置在支撑斜梁的中下部位,与支撑斜梁斜交。反向斜桩的下部插入到基坑底以下土体中,反向斜桩可插入到旋喷搅拌桩体中,给斜桩撑提供支承力。
[0019] 所述的反向斜桩设置在支承斜桩的顶部设置与支承斜桩形成一个三角形的支承结构,给斜桩撑提供支承力。
[0020] 所述的预应力加载装置设置在支撑斜梁的顶部沿轴向,该装置中的液压千斤顶施加的预应力通过保力键保持在支撑斜梁上,以控制基坑的变形。
[0021] 所述的一种基坑支护的斜桩撑结构的施工方法,包括以下步骤:
[0022] 第一步,用斜向钻机沿斜桩撑的轴线向基坑内引孔,从支承斜桩的底部位置,由下向上旋喷搅拌注浆,形成大直径的旋喷搅拌桩;当坑底地层过软时,在此位置能压灌混凝土形成混凝土桩;
[0023] 进一步,位于冠梁以下的斜桩撑施工,可以在竖向围护结构没有施工前,从基坑外侧按与第一步相同的方法施工,但需将斜桩撑以送桩的方法送入到基坑竖向围护桩内侧。
[0024] 第二步,沿引孔的中轴线方向,将斜桩撑通过振动或旋转推动作用,插入到大直径的桩体(旋喷搅拌桩或压灌混凝土桩)内;插入的斜桩撑分段在现场接长;
[0025] 进一步,反向斜桩的施工是在基坑内侧施工的,与第一步和第二步的施工方法相同。
[0026] 第三步,将斜桩撑的顶部与预制冠梁钢筋连接在一起后浇入混凝土冠梁中;
[0027] 第四步,养护支承斜桩的加固体和冠梁混凝土达强度后方可开挖基坑,斜桩撑部位的土方开挖与水平地梁及反向斜撑的安装方法如下:
[0028] 当支承斜桩所处的地层软弱,且支承力不足时,应先分开挖支撑斜梁与支承斜桩交汇处土体,保留基坑围护桩周边的土体,放坡开挖到基坑底部,沿斜桩撑的轴线方向,开挖一个安装水平地梁的空间,及时施工地梁并与斜桩撑连接在一起,通过水平地梁提高斜桩撑的支承力;
[0029] 在水平地梁周边浇筑加筋垫层,并与水平地梁连接成整体。
[0030] 当支承斜桩所处的地层软弱不能提供足够支承力,且放坡开挖较困难时,可在支撑斜梁的中下部位设置一个与支撑斜梁轴线斜交的反向斜桩,反向斜桩的下部插入到基坑底部土体中;支撑斜梁与反向斜桩在交点处使用连接件固定在一起,能给斜桩撑提供较大的支承力。
[0031] 当水平地梁、加筋垫层养护达到一定强度后,方可开挖基坑围护桩周边的土体。
[0032] 有益效果:本发明通过设置螺旋叶片、水平地梁及反向斜桩及预应力加载装置,有效地提高了斜桩撑的承载能力,控制基坑的变形。本发明现场施工可操作性强、支撑梁和支承桩的装配化程度高、作业效率高,能够保证结构的整体性和施工质量,降低工程造价,工程实施效果良好。附图说明
[0033] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
[0034] 图1为本发明的一种基坑支护的斜桩撑结构示意图。
[0035] 图2为本发明的螺旋叶片在支承斜桩上分布示意图。
[0036] 图3为本发明的水平地梁与支承斜桩连接示意图。
[0037] 图4为本发明的加筋垫层及水平地梁与支承斜桩连接示意图。
[0038] 图5为本发明的在支撑斜梁上设置反向斜桩的组合结构示意图。
[0039] 图6为本发明的在支承斜桩顶部设置反向斜桩的组合结构示意图。
[0040] 图7为本发明的斜桩撑中设置的预应力加载装置。
[0041] 图8为本发明的深基坑中设置二层斜桩撑的支护形式。
[0042] 图中:1—斜桩撑,11—支撑斜梁,12—支承斜桩,13—加固桩体,14—装配式接头,15—加劲板,16—叶片,2—水平地梁,21—加筋垫层,3—反向斜桩,4—加载装置,41—液压千斤顶,42—垫板,43—保力键,5—竖向围护桩墙,6—冠梁,61—腰梁。

具体实施方式

[0043] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
[0044] 一种基坑支护的斜桩撑1结构主要是由支撑斜梁11、装配式接头14及加劲板15、支承斜桩12、和大直径加固桩体13组成,如图1所示。通过设置加劲板15提高支撑斜梁11的稳定性,利用装配式接头14实现快速和保质安装;设置大直径加固桩体13给支承斜桩12提供较高的承载力,从而解决了斜桩撑1支撑力不足的难题。
[0045] 实例一:设置叶片给支承斜桩提高承载力
[0046] 设置于支承斜桩12上的叶片16一般分布在支承斜桩12的底部或者位于支承斜桩12的顶部与底部,如图2所示,形状有螺旋式和侧翼式;通过叶片16的作用,增加了支承斜桩
12与加固桩体13之间的作用力,以提高支承斜桩12的承载能力。
[0047] 实例二:设置水平地梁提供支撑反力
[0048] 当支承斜桩12所处的地层软弱,且支承力不足时,应先分块开挖支撑斜梁11与支承斜桩12交汇处土体,保留基坑围护桩5周边的土体,放坡开挖到基坑底部,沿斜桩撑1的轴线方向,开挖一个安装水平地梁2的空间,水平地梁2分为预制钢筋混凝土梁和现浇钢混凝土梁,水平地梁2与支承斜桩12连接在一起,通过水平地梁2提高支承斜桩12的支承力,如图3所示。
[0049] 实例三:设置加筋垫层和水平地梁提供支撑反力
[0050] 为了给支承斜桩12提供更大的支承反力,在水平地梁2周边浇筑较大面积的加筋垫层21,并与水平地梁2连接成整体,如图4所示。
[0051] 实例四:设置反向斜桩提供支撑反力
[0052] 当支承斜桩12所处的地层软弱不能提供足够支承力,且放坡开挖较困难时,可在支撑斜梁11的中下部位设置一个与支撑斜梁11轴线斜交的反向斜桩3,反向斜桩3的下部插入到被预加固的桩体13中;支撑斜梁11与反向斜桩3在交点处使用连接件固定在一起,能给斜桩撑1提供较大的支承力,如图5和图6所示。
[0053] 实例四:设置预应力装置控制基坑变形
[0054] 当支撑斜梁1较长并对基坑的变形控制要求很高时,在支撑斜梁1的端部与冠梁6连接处增加一个加载装置4,该装置是由保力键43和液压千斤顶41及垫板42组成,如图7所示。
[0055] 实例五:设置二层斜桩撑的基坑支护结构
[0056] 当基坑开挖较深时,需设置二层的斜桩撑来进行支护,即沿围护桩5垂直方向分布成二层;上层与下层支撑斜梁11的倾斜角可以相同,也可以不同;上、下层支承斜桩12的长度不同,如图8所示。
[0057] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
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